JP2015194367A

JP2015194367A - 温度計測装置およびその計測結果の表示処理用のプログラムならびに温度計測システム

Info

Publication number: JP2015194367A
Application number: JP2014071812A
Authority: JP
Inventors: 秀次松井; Hideji Matsui
Original assignee: Denshi Gijutsu Kobo Co Ltd
Current assignee: Denshi Gijutsu Kobo Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-05

Abstract

【課題】温度分布の確認作業を容易かつ低コストで実施する。【解決手段】２次元温度センサ１１と、このセンサ１１の計測対象領域Ｒ内の特定の範囲に対して所定形状の像ＰＪを投影する投影部１０と、通信回路および制御部とを有する携帯型温度計測装置１を携帯型端末装置２との通信が可能な状態に設定する。携帯型温度計測装置１の制御部は、携帯型端末装置からのコマンドに応じて投影部１０や２次元温度センサ１１を作動させ、２次元温度センサ１１が生成した赤外線画像を携帯型端末装置２に送信する。携帯型端末装置２では、コマンド送信後に得たカメラ画像から像ＰＪを検出してその検出範囲に基づきカメラ画像から計測対象領域Ｒへの対応領域を特定し、表示されているカメラ画像中の前記対応領域に温度計測装置１から受信した赤外線画像を対応領域にサイズを合わせて重ねて表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線を受光してその受光量を温度の計測結果として出力する２次元温度センサを備えた携帯型温度計測装置およびこの計測装置による計測結果を確認できるような表示を行うための技術に関する。

回路基板や各種動力装置などの故障診断作業においては、異常な発熱が生じている箇所を検出することによって故障を効率良く見つけることができる。この目的に適した装置として、２次元温度センサと２次元温度センサの計測対象領域よりも広い視野を有する２次元カメラと表示部とが同一の筐体に配備され、カメラにより生成された可視画像に２次元温度センサにより生成された赤外線画像を重ね合わせて表示部に表示することにより、被計測物のどの箇所が計測されているかを温度分布と共に確認できるようにした装置が、知られている（たとえば特許文献１を参照）。

特開２００６−１６２３０６号公報

特許文献１に記載の装置は、２次元赤外線センサと２次元カメラと表示部とが組み込まれた専用の装置であるため、コスト高となり、この種の装置を手頃な価格で購入するのは困難である。また特許文献１に記載の装置では、２次元温度センサの計測対象領域とカメラとの関係が固定されているため、カメラの視野を動かさずにその視野内で計測対象領域を動かすことは不可能である。

本発明は上記の問題に着目し、スマートフォンなどの汎用の携帯型端末装置と組み合わせて使用することが可能な携帯型温度計測装置を提供することによって、温度分布の確認作業を容易かつ低コストで実施できるようにすることを第１の目的とする。また本発明は、カメラの視野と温度の計測対象領域とを一緒に変更することも、カメラの視野を動かさずにその視野の範囲内で温度の計測対象領域を変更することも可能にすることによって、温度の計測結果の確認作業の利便性を高めることを第２の目的とする。

本発明では、赤外線を受光する２次元温度センサを備えるが可視光を撮影するカメラを有していない携帯型温度計測装置を提供する。この携帯型温度計測装置は、２次元温度センサの計測対象領域内の特定の範囲に対して所定形状の像を投影する投影部と、外部装置と通信を行う通信回路と、前記通信回路を介して前記外部装置から受信したコマンドに応じて前記投影部に前記像を投影させた後に投影を終了させて前記２次元温度センサにより生成された赤外線画像を前記通信回路より前記外部装置に送信する制御部とを具備する。

上記構成の携帯型温度計測装置の通信対象となる外部装置は、可視光を撮影して２次元の画像を生成するカメラとこのカメラにより生成された画像を表示する表示部とを備えるものである。外部装置では、携帯型温度センサに像の投影を求めるコマンドを送信することによって、この携帯型温度センサの投影部に計測対象領域への像の投影を行わせ、自装置のカメラによる撮影で生成された画像から前記像の画像を検出することによって、当該画像において前記２次元温度センサの計測対象領域に対応する領域を特定することができる。その後も外部装置では、カメラによる撮影とその撮影により生成された画像の表示とを行いながら、携帯型温度計測装置から送信された赤外線画像を、表示中の画像における前記特定された領域にサイズを合わせて重ね合わせて表示する。

外部装置としては、たとえばデジタルカメラに接続されたパーソナルコンピュータを使用することも可能であるが、カメラと表示部とが同じ筐体に一体に設けられたスマートフォンやタブレット端末などの携帯型端末装置を使用するのが望ましい。そうすると、ユーザは携帯型端末装置と携帯型温度計測装置とを一緒に手持ちして、撮影と温度計測とを実施しながら表示部の表示を確認することができる。

ユーザは、携帯型温度計測装置と携帯型端末装置との位置関係を維持し、かつ計測対象物に対する携帯型温度計測装置の距離を、投影部からの光を対象物の表面で結像させることができる距離に維持して各装置を自由に動かすことによって、カメラの視野と２次元温度センサの計測対象領域との双方を動かして対象物の様々な箇所の温度分布を確認することができる。

または、携帯型端末装置を動かさずに、２次元温度センサの計測対象領域がカメラの視野内に含まれる範囲内で携帯型温度計測装置を動かすことにより、一定の範囲の撮影を続けながらその範囲内の複数箇所の温度分布を確認することもできる。

本発明では、携帯型端末装置に、上記の携帯型温度計測装置と通信を行って前記２次元温度センサにより生成された赤外線画像を取得し、取得した赤外線画像を自装置のカメラにより生成された画像に重ね合わせて表示部に表示する処理を実施させるプログラムを提供する。このプログラムがインストールされることにより、携帯型端末装置の制御部には、前記携帯型温度計測装置に前記投影部による前記像の投影を求めるコマンドを送信するコマンド送信手段；このコマンド送信手段によるコマンドの送信後に前記カメラにより生成された画像から前記携帯型温度計測装置の投影部により投影された像を検出し、前記２次元温度センサの計測対象領域内の前記像が投影される範囲と計測対象領域との関係および前記画像上における前記像の検出範囲に基づき、前記カメラにより生成される画像において前記２次元温度センサの計測対象領域に対応する領域を特定する対応領域特定手段；および前記対応領域特定手段により前記計測対象領域への対応領域が特定されたことに応じて、前記表示部に表示される画像中の当該対応領域に前記携帯型温度計測装置から受信した赤外線画像を当該対応領域にサイズを合わせて重ねて表示する表示処理手段の各機能が付与される。なお、赤外線画像は、確認がしやすい形態に加工して表示されるのが望ましい。

上記のプログラムによれば、汎用の携帯型端末装置を用いて携帯型温度計測装置による温度計測結果を容易に確認することが可能になる。

本発明では、温度分布を表す赤外線画像を生成する２次元温度センサを有するが可視画像を生成するカメラを有していない携帯型温度計測装置を２次元カメラおよび表示部を具備する汎用の装置と組み合わせて使用することによって、計測対象物の表面のどの領域が計測されているかをその領域内の温度分布と共に確認することができるので、温度分布の計測用の装置の製作や導入にかかるコストを大幅に低減することができる。また、カメラの視野と温度の計測対象領域とを共に動かすことも、カメラの視野を変更せずに視野内における温度の計測対象領域を変更することもできるので、ユーザの目的に柔軟に対応することができ、利便性が高められる。

携帯型温度計測装置とスマートフォンとを組み合わせて計測対象物の表面の温度分布を計測する処理の例を示す図である。温度計測の専用アプリケーションが起動したスマートフォンのタッチパネルにおける画面の変遷の例を示す図である。２次元温度センサと投影部との概略構成を示す正面図である。投影ユニットから出た光が線状の像として結像する状態を示す図である。各投影ユニットからの光により２次元温度センサの計測領域内に投影される像と計測領域との関係を示す図である。スマートフォンおよび携帯型温度計測装置の電気的構成と共に、スマートフォンの制御部が有する機能を表したブロック図である。専用アプリケーションが起動したスマートフォンの制御部により実施される処理の手順を示すフローチャートである。

図１は、本発明が適用された携帯型温度計測装置１とスマートフォン２とを組み合わせて、計測対象物ＳＢの表面の温度分布を計測する処理の例を示している。スマートフォン２は、筐体２００の前面側に図２に示すタッチパネル２１が配備され、背面側に２次元撮像素子を有するカメラ２０が内蔵された公知の構成のものである。

携帯型温度計測装置１（以下、単に「温度計測装置１」という。）は、スマートフォン２よりも小型の筐体１００の内部に２次元温度センサ１１や投影部１０などが収容された構成のもので、ＵＳＢケーブル４を介してスマートフォン２に接続される。このＵＳＢケーブル４を介して温度計測装置１とスマートフォン２との間での通信が行われるが、通信の手段はこれに限らず、たとえば赤外線通信や近接無線通信を採用してもよい。

２次元温度センサ１１は、赤外線を受光する画素が縦横各方向に８個ずつマトリクス状に配列された構成のもの（スマートフォン２のカメラ２０と比べるとはるかに少ない画素数である。）で、投影部１０と共に、温度計測装置１の筐体１００の前面に設けられた投受光窓１０１の背後に配備される。図示のように、温度計測装置１の筐体１００の背面をスマートフォン２の筐体２００の背面に合わせることによって、２次元温度センサ１１の計測対象領域Ｒをスマートフォン２のカメラ２０の視野Ｓ内に含めることができる。また、この計測対象領域Ｒには、投影部１０から後記する赤，緑，青の色彩光が格子状に交わる像ＰＪ（図５を参照。）が投影される。

なお、図１には示していないが、スマートフォン２または温度計測装置１に、両者間の位置ずれを防止できるような手段を設けてもよい。たとえば、スマートフォン２の筐体２００の側面や背面をケースで保護し、そのケースの背面の下端部にポケットを設けてそのポケット内に温度計測装置１を挿入してもよい。または、温度計測装置１の筐体１００の背面に滑り止めのゴム片を取り付けてもよい。あるいは、温度計測装置１の筐体１００にバネ状の取付金具を取り付け、この金具をスマートフォン２の筐体２００の側縁に引っ掛けることにより、温度計測装置１をスマートフォン２に着脱可能に取り付けてもよい。

スマートフォン２には、温度計測装置１の動作を制御して２次元温度センサ１１により生成された赤外線画像を取り込んで処理するアプリケーション（以下、「専用アプリケーション」という。）が組み込まれている。図２は、この専用アプリケーションを動作させることによってスマートフォン２のタッチパネル２１に表示される画面の変遷例を示す。

図２（１）は、スマートフォン２のオペレーションシステムにより設定されたメニュー画面を示す。このメニュー画面には、様々なアプリケーションのアイコン（点線で示す。）と共に温度計測のための専用アプリケーションのアイコン３０が含まれている。ユーザによりこのアイコン３０がタップされると、専用アプリケーションと共にカメラ２０が起動して、タッチパネル２１の画面も、カメラ２０の撮影により生成された画像Ｇ_Ｃ（以下、「カメラ画像Ｇ_Ｃ」という。）を表示する状態（図２（２））に切り替えられる。ここでユーザが図１に示したような関係をもたせたスマートフォン２と携帯型温度計測装置１とを手持ちして、計測対象物ＳＢから一定の距離を隔てた場所で計測対象物ＳＢを撮影すると、図２（３）に示すように、タッチパネル２１に表示中のカメラ画像Ｇ_Ｃに２次元温度センサ１１により検出された温度分布を示す画像Ｇ_Ｔ（以下、「温度分布画像Ｇ_Ｔ」という。）が重ね合わせて表示される。

この実施例の温度分布画像Ｇ_Ｔは、２次元温度センサ１１により計測された範囲を表す矩形枠３１の内部を２次元温度センサ１１の画素配列を模した６４個の小領域に区切り、各小領域にそれぞれ対応する画素が受光した赤外線量を表す色彩を配置した構成のものである。

図２（３）の画面に表示されるカメラ画像Ｇ_Ｃや温度分布画像Ｇ_Ｔは適宜更新される。ユーザが図示しない操作メニューを用いて画像のフリーズ表示を指定した後に表示画面内の温度分布画像Ｇ_Ｔの上でピンチアウト操作を行うと、図２（４）に示すように、温度分布画像Ｇ_Ｔを中心として画面が拡大される。ユーザは、この拡大された画面により計測対象物の温度分布を詳細に確認することができる。
なお、温度分布画像Ｇ_Ｔの形態は図２（３）（４）に示す形態に限定されるものではない。たとえば、矩形枠３１内の区切り線はなくともよい。また、図２（４）のように拡大された画面においては、各画素が受光した赤外線量から算出された具体的な温度を数値により表示してもよい。

以下、上記のカメラ画像Ｇ_Ｃと温度分布画像Ｇ_Ｔとの重ね合わせ表示を実現するための温度計測装置１の装置構成、および温度計測装置１やスマートフォン２で実施される処理について、順を追って説明する。

図３および図４は、温度計測装置１の投影部１０の概略構成を示す。この実施例の投影部１０は、赤，緑，青の各色彩光を発する３個のＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが等間隔で一列に配備された配線基板１２（図４を参照）の前方にリニアフレネルレンズ１３を配置した構成の一対の投影ユニット１０Ａ，１０Ｂより成る。各投影ユニット１０Ａ，１０Ｂは２次元温度センサ１１が搭載される回路基板１４の下辺に沿って隣り合うように配置される。また、一方の投影ユニット１０ＡはＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの並び方向を温度計測装置１の筐体１００の幅方向（図３中の左右方向）に合わせて配置され、他方の投影ユニット１０ＢはＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの並び方向を温度計測装置１の筐体１００の長さ方向（図３中の上下方向）に合わせて配置される。
なお、図３中の１１ａは、２次元温度センサ１１の受光用レンズである。

各投影ユニット１０Ａ，１０Ｂのリニアフレネルレンズ１３，１３は、プリズムとして機能する表面の切れ込み（図示せず。）の並び方向を背後のＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの並び方向に合わせて配置される。図４に示すように、ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂから出てリニアフレネルレンズ１３を介した光は、それぞれ異なるラインＬｒ，Ｌｇ，Ｌｂに沿って集光する（図４では紙面に直交する方向がラインＬｒ，Ｌｇ，Ｌｂの長さ方向に相当する。）。

この実施例では、図５に示すように、一方の投影ユニット１０Ａからの各色彩光による線状の像ＰＬ_ｒ１，ＰＬ_ｇ１，ＰＬ_ｂ１が計測対象領域Ｒの一辺に沿う状態で当該領域Ｒ内に結像し、他方の投影ユニット１０Ｂからの各色彩光による線状の像ＰＬ_ｒ２，ＰＬ_ｇ２，ＰＬ_ｂ２が像ＰＬ_ｒ１，ＰＬ_ｇ１，ＰＬ_ｂ１に対してほぼ直交する方向に沿って結像して格子状の像ＰＪが形成されるように、２次元温度センサ１１の受光用レンズ１１ａや各投光ユニット１０Ａ，１０Ｂのリニアフレネルレンズ１３，１３の焦点距離を調整している。また計測対象物ＳＢの表面に対して温度計測装置１１が一定の距離だけ離れた位置に配置されたとき、緑色光による像ＰＬ_ｇ１，ＰＬ_ｇ２が計測対象領域Ｒの中央部で交わり、赤色光および青色光による各像ＰＬ_ｒ１，ＰＬ_ｂ１，ＰＬ_ｒ２，ＰＬ_ｂ２がそれぞれ計測対象領域Ｒの一辺からほぼ等しい距離を隔てた位置に投影される。

したがって、格子状の像ＰＪの外縁部を形成する赤色および青色の像ＰＬ_ｒ１，ＰＬ_ｂ１，ＰＬ_ｒ２，ＰＬ_ｂ２で囲まれる矩形領域により格子状の像の投影範囲が示されるものとして、計測対象領域Ｒに対して図５に示す状態で投影された像ＰＪの投影範囲と計測対象領域Ｒとの比率を割り出しておけば、像ＰＪの撮影により得られたカメラ画像Ｇ_Ｃ中の当該像ＰＪの投影範囲に対応する領域と上記の比率とに基づき、カメラ画像Ｇ_Ｃにおいて計測対象領域Ｒに対応する領域を特定することができる。

そこで、この実施例では、計測対象領域Ｒに対して像ＰＪが図５に示す関係をもって投影されたときの投影範囲と計測対象領域Ｒとの比率を温度計測用の専用アプリケーションのプログラムに書き込むことにより、このプログラムがスマートフォン２の後記する制御部２３にインストールされたときに上記の比率が制御部２３に登録されるようにしている。また、インストールされたプログラムを初めて起動させたときに実施される初期設定モードにおいて、格子状の像ＰＪのモデルデータを作成して専用アプリケーションに登録するようにしている。

たとえば、計測対象領域Ｒに対して図５に示す関係をもって投影された像ＰＪの投影範囲と同じ大きさの矩形枠が記された白紙を準備し、ユーザが図１に示した関係で温度計測装置１とスマートフォン２とを手持ちしてこの白紙を撮影する。このとき、スマートフォン２は、温度計測装置１に前記投影部１０より像ＰＪを投影させると共に、カメラ２０による撮影とタッチパネル２１へのカメラ画像Ｇ_Ｃの表示とを実施する。ユーザは、タッチパネル２１の表示を参照しながら像ＰＪが矩形枠内にその枠に等しい大きさで投影され、かつ赤色および青色の像ＰＬ_ｒ１，ＰＬ_ｂ１，ＰＬ_ｒ２，ＰＬ_ｂ２の上下左右の各方向における位置関係が図５に示した関係になるように、スマートフォン２および温度計測装置１の位置や姿勢を調整する。スマートフォン２では、図６に示すカメラ画像処理部３０２によって、上記の調整が終了したときのカメラ画像Ｇ_Ｃ中の矩形枠内の画像を切り出し、これをモデルデータとして登録する。なお、登録対象の画像の切り出しは、カメラ画像Ｇ_Ｃの矩形枠の内外の色彩の分布などから矩形枠内の画像がモデルデータとして登録するのに適していることをスマートフォン２の制御部２３が判別した後に実施される。

図６は、温度計測装置１とスマートフォン２との電気的構成を示すブロック図にスマートフォン２の制御部２３が備える機能を表す機能ブロック図（図中の一点鎖線の枠内）を組み合わせたものである。

温度計測装置１の筐体１００の内部には、前述した２次元温度センサ１１や投影部１０のほかに、マイクロコンピュータによる制御部１５やＵＳＢケーブル４を介した通信のための通信回路１６が設けられている。制御部１５には、通信回路１６を介してスマートフォン２の制御部２３からのコマンドを受け付けて、そのコマンドに応じた処理を行うためのプログラムが組み込まれている。

スマートフォン２の筐体２００の内部にも、マイクロコンピュータによる制御部２３やＵＳＢケーブル４を介した通信のための通信回路２４が設けられている。制御部２３には、スマートフォン２用のオペレーションシステムによって、タッチパネル２１に対する操作を受け付けるための操作受付部２０１、タッチパネル２１の表示動作を制御する表示制御部２０２、カメラ２０の撮影動作を制御する撮影制御部２０３、通信回路２４を介して温度計測装置１の制御部１５と通信を行う通信処理部２０４などの機能が設けられる。さらに、温度計測のために組み込まれた専用アプリケーション３００のプログラムによって、センサ制御部３０１、カメラ画像処理部３０２、赤外線画像処理部３０３などの機能が設けられる。

センサ制御部３０１は、操作受付部２０１がタッチパネル２１内の専用アプリケーション３００のアイコン３０に対するタップ操作を受け受けたことに応じて起動して撮影制御部２０３にカメラ２０の起動を要求する。またセンサ制御部３０１は、通信処理部２０４および通信回路２４を介して温度計測装置１に投影部１０や２次元温度センサ１１の作動を求めるコマンドを送信すると共に、カメラ画像処理部３０２や赤外線画像処理部３０３の処理のタイミングを制御する。

カメラ画像処理部３０２には、前述した初期設定作業により作成された投影像のモデルデータや、この像の投影範囲と計測対象領域との比率が登録された記憶部（図示せず。）が含まれる。カメラ画像処理部３０２は、撮影制御部２０３からカメラ画像Ｇ_Ｃの提供を受け、記憶部に登録されたモデルデータを用いてカメラ画像Ｇ_Ｃから格子状の像の投影範囲を検出し、その検出結果と記憶部に登録された比率とを用いてカメラ画像Ｇ_Ｃにおいて２次元温度センサ１１の計測対象領域に対応する領域を特定する。この領域は２次元温度センサ１１による計測結果（図２（３）（４）に示した温度分布画像Ｇ_Ｔ）を表示する対象の領域となるので、以下、当該領域を「表示対象領域」という。

センサ制御部３０１は、温度計測装置１の制御部１５に対し、まず投影部１０の作動を求める第１のコマンドを送信し、カメラ画像処理部３０２の処理により表示対象領域が特定されたことに応じて、２次元温度センサ１１の作動を求める第２のコマンドを送信する。温度計測装置１の制御部１５は、第１のコマンドの受信に応じて投影部１０の各投影ユニット１０Ａ，１０ＢのＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを点灯させた後、第２のコマンドを受信すると、各ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを消灯して２次元温度センサ１１の計測を開始し、２次元温度センサ１１により生成された赤外線画像を通信回路１６を介してスマートフォン２へと送信する。スマートフォン２では、通信回路２４や通信処理部２０４による赤外線画像の受信処理の後に、赤外線画像処理部３０３によって赤外線画像が温度分布画像Ｇ_Ｔに加工される。この温度分布画像Ｇ_Ｔのサイズは、カメラ画像処理部３０２により特定された表示対象領域に合わせられる。

表示制御部２０２は、撮影制御部２０３と連動してカメラ２０により一定時間毎に生成されるカメラ画像Ｇ_Ｃによりタッチパネル２１の表示を更新する。さらに表示制御部２０２は、温度分布画像Ｇ_Ｔの加工を終えた赤外線画像処理部３０３からの要求に応じて、その温度分布画像Ｇ_Ｔとカメラ画像処理部３０２により特定された表示対象領域を示す情報とを取り込み、タッチパネル２１に表示中のカメラ画像Ｇ_Ｃの表示対象領域に温度分布画像Ｇ_Ｔを重ね合わせて表示する。この処理により図２（３）に示したような画面が表示される。

図７は、専用アプリケーション３００が起動した状態のスマートフォン２の制御部２３により実施される処理の手順を示す。この処理は、操作受付部２０１がタッチパネル２１のメニュー画面で専用アプリケーション３００のアイコン３０に対するタップ操作を受け付けたことにより開始されるもので、まず最初のステップＳＴ１では、センサ制御部３０１からの要求を受けた撮影制御部２０３の制御とこれに連動した表示制御部２０２の制御とによって、カメラ２０による撮影およびタッチパネル２１へのカメラ画像Ｇ_Ｃの表示が開始される。撮影は一定時間毎に繰り返し実施され、タッチパネル２１の表示も毎回の撮影毎に更新され、これらの処理により動画像が表示される。その状態下で専用アプリケーション３００が動くことによって、ステップＳＴ２以下の処理が実施される。

まず、カメラ画像処理部３０２は、最新のカメラ画像Ｇ_Ｃと一段階前のカメラ画像Ｇ_Ｃとの差分画像を生成するステップＳＴ２と、差分画像に現れる画像の変化を求めてその変化量をあらかじめ定めた基準値と比較するステップＳＴ３とを、画像の変化量が基準値を下回るまで繰り返す。なお、この実施例のカメラ画像Ｇ_Ｃはｒ，ｇ，ｂの各画像データの組み合わせによるカラー画像であり、差分画像も、ｒ，ｇ，ｂ毎の画像の変化量を検出した結果を示すものである。ステップＳＴ３では、この差分画像から変化量が所定のしきい値を超える部分を検出して、検出された部分の面積を基準値と比較する。ユーザによるカメラ２０の位置合わせが完了していない段階では画像が大きく変動するため、ステップＳＴ４が「ＹＥＳ」となってステップＳＴ２に戻る。

カメラ２０の視野が所定の範囲に定められると差分画像に現れる変化量もわずかになるので、ステップＳＴ４の判定が「ＮＯ」となってステップＳＴ５に進み、センサ制御部３０１からの要求を受けた通信処理部２０４によって、投影を求める第１のコマンドが温度計測装置１に送信される。温度計測装置１の制御部１５は、第１のコマンドを受信したことに応じて投影部１０の各投影ユニット１０Ａ，１０ＢのＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを点灯する。これにより赤、緑、青の各色彩光による格子状の像ＰＪが２次元温度センサ１１の計測対象領域Ｒに投影される。

第１のコマンドを送信した後のスマートフォン２のカメラ画像処理部３０２は、第１のコマンドの送信後に生成されたカメラ画像Ｇ_Ｃと第１のコマンドの送信直前に生成されたカメラ画像Ｇ_Ｃとの差分画像を生成する（ステップＳＴ６）。さらに、カメラ画像処理部３０２は、ステップＳＴ６で生成された差分画像を内部に登録されている投影像のモデルデータと照合する（ステップＳＴ７）。

この照合によりモデルデータに適合する領域、すなわち格子状の像ＰＪの投影範囲が見つかると、ステップＳＴ８が「ＹＥＳ」となってステップＳＴ９に進む。このステップＳＴ９において、カメラ画像処理部３０２は、像ＰＪの投影範囲と計測対象領域Ｒとの比率として登録されている数値を用いて、モデルデータに適合する領域として検出された領域を元の領域に中心点を合わせて拡大し、拡大後の領域を表示対象領域として特定する。

計測対象物ＳＢに位置合わせされたカメラ２０の視野Ｓ内に２次元温度センサ１１の計測対象領域Ｒが含まれ、その計測対象領域Ｒ内に投影部１０からの光による像ＰＪが投影される場合には、ステップＳＴ６で生成された差分画像には、像ＰＪのパターンが明瞭に現れる。このとき、計測対象物ＳＢに対する温度計測装置１の距離が適切で、２次元温度センサ１１の計測対象領域Ｒに対して図５に示したような関係をもって像ＰＪが投影されている場合には、上記の差分画像に現れる像ＰＪは記憶部に登録されたモデルデータに対して高い類似度を有する。したがってステップＳＴ７では格子状の像ＰＪの投影範囲を精度良く検出することができ、ステップＳＴ９でも、検出された投影範囲と登録されている倍率とに基づき表示対象領域を正しく特定することができる。

一方、撮影中の計測対象物ＳＢに対する温度計測装置１の距離が適切でない場合には、ステップＳＴ６で生成された差分画像中の像はモデルデータと異なる大きさになったり、不明瞭になったりするので、ステップＳＴ８の判定は「ＮＯ」となる。このように、モデルデータに適合する領域が見つからずにステップＳＴ８の判定が「ＮＯ」となった場合には、ステップＳＴ１４において温度計測装置１に投影の中止を求めるコマンドを送信した後にステップＳＴ２に戻る。

ステップＳＴ９において表示対象領域が特定された場合には、その表示対象領域を示す情報（たとえば表示対象領域の左上頂点と右下頂点とに相当する画素の座標）が図示しない作業メモリに保存され、ステップＳＴ１０以下の処理に進む。

ステップＳＴ１０では、センサ制御部３０１の要求を受けた通信処理部２０４によって温度計測装置１に第２のコマンドが送信される。この第２のコマンドを受信した温度計測装置１の制御部１５では、投影部１０の全てのＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを消灯して２次元温度センサ１１に赤外線の取り込みを行わせた後、２次元温度センサ１１により生成された赤外線画像を通信回路１６より送出する。スマートフォン２では、通信回路２４および通信処理部２０４による赤外線画像の受信処理（ステップＳＴ１１）の後、赤外線画像処理部３０３によって赤外線画像が温度分布画像Ｇ_Ｔに加工される（ステップＳＴ１２）。この温度分布画像Ｇ_Ｔは、ステップＳＴ９で特定された表示対象領域に合うサイズに設定される。また、カメラ画像Ｇ_Ｃの上下・左右方向に対して表示対象領域が傾いている場合には、温度分布画像Ｇ_Ｔも、その傾き分の回転をした状態に設定される。

この後、赤外線画像処理部３０３からの要求を受けた表示制御部２０２によって、作業メモリに保存された座標に基づき、タッチパネル２１に表示中のカメラ画像Ｇ_Ｃの表示対象領域に温度分布画像Ｇ_Ｔが重ね表示される（ステップＳＴ１３）。

なお、図７では、便宜上、上記のステップＳＴ１３で処理終了としているが、この後も、温度計測装置１の制御部１５は、２次元温度センサ１１に赤外線の取り込みを繰り返し行わせて、毎回の取り込みにより生成された赤外線画像を通信回路１６を介してスマートフォン２に送信する。スマートフォン２でも、カメラ２０による撮影を続けながら毎時のカメラ画像Ｇ_Ｃによりタッチパネル２１のカメラ画像Ｇ_Ｃの表示を更新すると共に、温度計測装置１から赤外線画像が送信される都度、ＳＴ１１，ＳＴ１２，ＳＴ１３と同様の手順を実施して、温度分布画像Ｇ_Ｔの表示を更新する。

しかしながら、カメラ画像Ｇ_Ｃや温度分布画像Ｇ_Ｔの表示が更新される間にカメラ２０の視野が変更され、計測対象物ＳＢに対する温度計測装置１の距離も変動する可能性がある。この点を考慮し、この実施例では、温度分布画像Ｇ_Ｔが表示されている状態下でも、毎時のカメラ画像Ｇ_Ｃと一段階前のカメラ画像Ｇ_Ｃとの差分画像を生成してこの差分画像が示す画像の変化量を抽出し、画像の変化量がステップＳＴ３で使用した基準値を超えない間に限り、ステップＳＴ９で特定された表示対象領域での温度分布画像Ｇ_Ｔの表示を続けるようにしている。差分画像が示す画像の変化が基準値を上回った場合には温度分布画像Ｇ_Ｔの表示を中止し、再びステップＳＴ２に戻って上記の処理をやり直す。

ただし、図７のステップＳＴ１３より後の処理は上記に限らず、カメラ画像Ｇ_Ｃが大きく変化しない場合も含め、温度計測装置１に投影部１０からの像の投影と２次元温度センサ１１による赤外線の取り込みと赤外線画像の送信とを繰り返し実施させると共に、スマートフォン２において、図７のＳＴ２〜ＳＴ１４の手順を所定の時間が経過する毎に行うようにしてもよい。このようにすれば、たとえば、スマートフォン２を動かさずにスマートフォン２に対して温度計測装置１を少しずつずらすことによって、カメラ２０の視野Ｓ内で計測対象領域Ｒを変更しながら毎時の計測結果を示す温度分布画像Ｇ_Ｔを計測対象領域Ｒと共に示すことができる。

上記の実施例では、ステップＳＴ７の照合処理に使用されるモデルデータを一種類として説明したが、スマートフォン２のカメラ２０がズーム機能を備える場合には、初期設定の際に各種倍率毎に投影像のモデルデータを作成して登録しておくのが望ましい。この場合には、図７のステップＳＴ７において、ステップＳＴ６で生成された差分画像を各種モデルデータにより順に照合し、最も高い一致度が得られたときのモデルデータに適合した領域を像ＰＪの投影範囲に対応する領域として検出した後、その対応領域を対象にステップＳＴ９の処理を実施するので、カメラ２０の倍率に応じて温度分布画像Ｇ_Ｔの大きさを変動させることができる。

上記の実施例の投影部１０は、赤，緑，青の色彩光を発するＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとリニアフレネルレンズ１３とをそれぞれ備える一対の投影ユニット１０Ａ，１０Ｂにより格子状の像ＰＪを投影するものであったが、投影部１０の構成はこれに限らず、たとえば単色の光を発する光源と投光用のレンズとの間に所定の形状に切り抜かれた遮光板を配置し、その切り抜き箇所を透過した光による像が投影されるようにしてもよい。また格子状の像ＰＪの投影範囲を検出するための処理方法についても、検出の精度を確保できる範囲で適宜変更することができる。

また、上記実施例の温度計測装置１では、スマートフォン２からの第１のコマンドに応じて投影部１０の投影処理を行った後に、格子状の像ＰＪの投影範囲の検出や表示対象領域の特定が完了したスマートフォン２から第２のコマンドが送信されたことに応じて２次元温度センサ１１による計測を開始し、生成された赤外線画像をスマートフォン２に送信しているが、温度の計測を開始するタイミングはこれに限定されるものではない。たとえば、第１のコマンドに応じて投影処理と同時に計測を開始しても良いし、スマートフォン２からのコマンドには関係なく、常時、計測をしてもよい。ただし、スマートフォン２への赤外線画像の送信は、スマートフォン２からの送信要求のコマンドに応じて行うのが望ましい。

上記の温度計測装置１は、スマートフォン２に限らず、撮影機能を備える種々の携帯型端末装置と組み合わせて使用することができる。画像の表示は携帯型端末装置の本体における表示に留まらず、たとえば、携帯型端末装置から大型のディスプレイにカメラ画像Ｇ_Ｃや温度分布画像Ｇ_Ｔを伝送して各画像をディスプレイに表示してもよい。

１携帯型温度計測装置
２スマートフォン
１０投影部
１１２次元温度センサ
１２Ｒ，１２Ｇ，１２ＢＬＥＤ
１３リニアフレネルレンズ
１５制御部
１６通信回路
２０カメラ
２１タッチパネル
２３制御部
２４通信回路
２０２表示制御部
２０３撮影制御部
２０４通信処理部
３００専用アプリケーション
３０１センサ制御部
３０２カメラ画像処理部
３０３赤外線画像処理部
Ｓカメラの視野
Ｒ２次元温度センサの計測対象領域
ＰＪ像
Ｇ_Ｃカメラ画像
Ｇ_Ｔ温度分布画像

Claims

赤外線を受光する２次元温度センサと、前記２次元温度センサの計測対象領域内の特定の範囲に対して所定形状の像を投影する投影部と、外部装置と通信を行う通信回路と、前記通信回路を介して前記外部装置から受信したコマンドに応じて前記投影部に前記像を投影させた後に投影を終了させて前記２次元温度センサにより生成された赤外線画像を前記通信回路より前記外部装置に送信する制御部とを具備し、可視光を撮影するカメラを備えていないことを特徴とする携帯型温度計測装置。
前記投影部は、一方向に沿って並ぶ複数の点光源と各点光源からの光をそれぞれ異なるライン上に集光させるリニアフレネルレンズとを具備する一対の投影ユニットを備え、各投影ユニットは、一方の投影ユニットの各点光源から出て前記リニアフレネルレンズを通過した光による線状の光像が他方の投影ユニットの各点光源から出てリニアフレネルレンズを通過した光による線状の光像と前記計測対象領域内で格子状に交わるように配備される請求項１に記載された携帯型温度計測装置。
可視光を撮影して２次元の画像を生成するカメラとこのカメラにより生成された画像を表示する表示部とを備える携帯型端末装置に、請求項１に記載された携帯型温度計測装置と通信を行って前記２次元温度センサにより生成された赤外線画像を取得し、取得した赤外線画像を前記カメラにより生成された画像に重ね合わせて前記表示部に表示する処理を実施させるためのプログラムであって、
前記携帯型温度計測装置に前記投影部による前記像の投影を求めるコマンドを送信するコマンド送信手段、
前記コマンド送信手段によるコマンドの送信後に前記カメラにより生成された画像から前記携帯型温度計測装置の投影部により投影された像を検出し、前記２次元温度センサの計測対象領域内の前記像が投影される範囲と計測対象領域との関係および前記画像上における前記像の検出範囲に基づき、前記カメラにより生成される画像において前記２次元温度センサの計測対象領域に対応する領域を特定する対応領域特定手段、
前記対応領域特定手段により前記計測対象領域への対応領域が特定されたことに応じて、前記表示部に表示される画像中の当該対応領域に前記携帯型温度計測装置から受信した赤外線画像を当該対応領域にサイズを合わせて重ねて表示する表示処理手段、
の各手段の機能を前記携帯型端末装置の制御部に付与する温度計測結果の表示処理用のプログラム。
赤外線を受光する２次元温度センサを備えるが可視光を撮影するカメラを有していない携帯型温度計測装置と、前記２次元温度センサの計測対象領域よりも広い範囲を撮影可能な２次元撮像素子により可視光を撮影するカメラとこのカメラにより生成された画像を表示する表示部とを備えた携帯型端末装置とが設けられて成るシステムであって、
前記携帯型温度計測装置は、前記２次元温度センサの計測対象領域内の特定の範囲に対して所定形状の像を投影する投影部と、前記携帯型端末装置と通信を行う通信回路と、前記通信回路を介して前記携帯型端末装置から受信したコマンドに応じて前記投影部に前記像を投影させた後に投影を終了させて前記２次元温度センサにより生成された赤外線画像を前記通信回路より前記携帯型端末装置に送信する制御部とを具備し、
前記携帯型端末装置は、前記携帯型温度計測装置に前記投影部による前記像の投影を求めるコマンドを送信するコマンド送信手段と、前記コマンド送信手段によるコマンドの送信後に前記カメラにより生成された画像から前記携帯型温度計測装置の投影部により投影された像を検出し、前記２次元温度センサの計測対象領域内の前記像が投影される範囲と計測対象領域との関係および前記画像上における前記像の検出範囲に基づき、前記カメラにより生成される画像において前記２次元温度センサの計測対象領域に対応する領域を特定する対応領域特定手段と、前記対応領域特定手段により前記計測対象領域への対応領域が特定されたことに応じて、前記表示部に表示される画像中の前記対応領域に前記携帯型温度計測装置から受信した赤外線画像を当該対応領域にサイズを合わせて重ねて表示する表示処理手段とを具備する温度計測システム。